無線單兵音視頻巡檢系統(tǒng)在烏海電業(yè)局的應(yīng)用

溫治明等

摘 要：應(yīng)用無線音視頻巡檢系統(tǒng)，提高對人工巡檢的質(zhì)量，達(dá)到零距離的指揮。音頻、視頻都能夠?qū)崟r(shí)流暢的傳輸回變電站的機(jī)房及烏海電業(yè)局變電管理處和調(diào)度中心。

關(guān)鍵詞：單兵；視頻；應(yīng)用

1 項(xiàng)目需求

烏海電業(yè)局根據(jù)實(shí)際需求，在220KV變電站要建設(shè)無線音視頻巡檢系統(tǒng)，以便提高對人工巡檢的質(zhì)量。具體需求如下：

（1）巡檢中心設(shè)在烏海電業(yè)局變電管理處，通過光纜與各變電站連接。

（2）各變電站架設(shè)無線基站，實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)覆蓋。實(shí)現(xiàn)與巡視人員的無線互通。

（3）巡視人員需要使用無線的音、視設(shè)備，實(shí)現(xiàn)巡視人員與烏海電業(yè)局巡檢中心的無線和有線互通。

（4）傳輸設(shè)備應(yīng)能實(shí)時(shí)傳輸圖像；如需要對視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼，可采用的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)為H.264/MPEG-4。

（5）考慮到存在復(fù)雜環(huán)境，存在建筑物和樹木阻擋，無線傳輸設(shè)備應(yīng)具備較強(qiáng)的繞射能力。

2 項(xiàng)目分析

我們做了以下分析：需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端巡視人員與烏海電業(yè)局巡檢中心的無線和有線傳輸；由于變電站環(huán)境比較復(fù)雜，遮擋物很多，因此需要采用低頻無線設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)較好的繞射能力。綜合以上因素，首先我們認(rèn)為采用340M頻段的無線設(shè)備最為合適，其次綜合對圖像質(zhì)量、傳輸距離、繞射能力、可靠性等多方面參數(shù)的要求，最大限度的滿足用戶的需求。

3 方案設(shè)計(jì)原則

根據(jù)項(xiàng)目需求的具體情況，我們在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循下列原則：先進(jìn)性原則、開放性原則、可伸展性原則、安全性原則、可靠性原則。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須貫徹可靠性原則，使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有很高的可用性?？煽啃栽瓌t體現(xiàn)在以下方面：選用技術(shù)先進(jìn)、成熟高可靠性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；系統(tǒng)增益儲(chǔ)備高；鏈路的可維護(hù)性好。

4 項(xiàng)目方案

4.1 方案總述

根據(jù)實(shí)際需求，該方案可以分為無線圖像傳輸系統(tǒng)、巡檢人員系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)。無線圖像傳輸系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)（以變電站為中心）現(xiàn)場圖像通過車載圖像傳輸設(shè)備把圖像直接傳輸?shù)阶冸娬究刂剖?。存?chǔ)系統(tǒng)能把烏海電業(yè)局巡檢中心傳過來的圖像動(dòng)態(tài)的存儲(chǔ)下來。

4.2 平臺(tái)搭建方案描述

4.2.1 變電站控制室端：指揮中心架選擇高點(diǎn)架設(shè)接收天線，接收機(jī)可放置于指揮中心機(jī)房。接收機(jī)可輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬音視頻信號(hào)，用于連接大屏幕或者硬盤錄像機(jī)。

特別注意：增加天線的架設(shè)高度，可有效提高無線信號(hào)的覆蓋距離。

4.2.2 單兵背負(fù)系統(tǒng)（用戶可選）：一旦進(jìn)入狹窄地段，巡邏車無法進(jìn)入，通過專門人員攜帶背負(fù)式發(fā)射機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像通過車載中繼傳送回指揮中心。

4.2.3 解決了巡邏車無法在狹窄地段獲取現(xiàn)場視頻的問題：“單兵背負(fù)型”是小功率非視距移動(dòng)傳輸設(shè)備。發(fā)射機(jī)集天線、功放、數(shù)字調(diào)制、視音頻壓縮一體化，使用兩塊電池，連續(xù)使用時(shí)間超過4小時(shí)，功率最大可調(diào)至5W。

4.3 設(shè)備工作示意圖

單兵設(shè)備提供視頻輸入接口與攝像機(jī)連接，將攝像機(jī)的音視頻通過視頻服務(wù)器編碼轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)，再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶冸娬緳C(jī)房，通過變電站機(jī)房的E1通道傳輸?shù)綖鹾ｋ姌I(yè)局運(yùn)行所。

4.4 方案的優(yōu)勢

設(shè)備架設(shè)方便，可隨時(shí)拆卸；支持點(diǎn)對點(diǎn)、中繼方式，傳輸距離遠(yuǎn)；支持高清晰度視頻傳輸；可實(shí)現(xiàn)城區(qū)復(fù)雜環(huán)境下的非視距傳輸；軍工品質(zhì)穩(wěn)定性高。

5 產(chǎn)品介紹

5.1 產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)

抗多徑能力強(qiáng)，卓越的繞射穿透能力，適合城區(qū)、城郊、建筑物內(nèi)等非視距環(huán)境中應(yīng)用。

BS-BU-2400系列設(shè)備采用先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，上述局面徹底改觀。在設(shè)備使用全向天線的配置下，在變電站內(nèi)支持0.5-1公里移動(dòng)中傳輸；在開闊地帶支持3公里以上距離的移動(dòng)中傳輸。

因其多載波等技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)備具備非視距傳輸?shù)膬?yōu)勢，在城區(qū)、山地、建筑物內(nèi)外等環(huán)境中，該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)圖像的穩(wěn)定傳輸，不受環(huán)境影響或受環(huán)境影響小。其收發(fā)兩端一般采用全向天線。系統(tǒng)簡單、可靠，應(yīng)用靈活。

5.2 提供高速數(shù)據(jù)傳輸，適合高清晰度音視頻應(yīng)用

系統(tǒng)每個(gè)子載波可以選擇QPSK、16QAM、64QAM等高速調(diào)制，合成后的信道速率一般均大于4Mbps。因此，可以傳輸MPEG2中4：2：0、4：2：2等高質(zhì)量編解碼，接收端圖像分辨率可達(dá)到720×576，能充分滿足后期分析、存儲(chǔ)、編輯等要求。

5.3 抗干擾性能和抗衰落能力強(qiáng)，適合復(fù)雜電磁環(huán)境應(yīng)用

BS-BU-2400系列設(shè)備采用全數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式及強(qiáng)大的串行級聯(lián)編碼方案。其串行級聯(lián)編碼方案模式為：外碼+外碼交織+內(nèi)碼+內(nèi)碼交織，獲得很高的編碼增益，使系統(tǒng)在極低的信噪比下仍然可以正常工作。通過各個(gè)子載波的聯(lián)合編碼，設(shè)備具有很強(qiáng)的抗衰落能力。

同時(shí)設(shè)備具有更強(qiáng)的多徑分集作用，特別適合城市快速移動(dòng)的工作環(huán)境；結(jié)合空間分集、時(shí)間分集等多種先進(jìn)的分集技術(shù)。

5.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用性好、可靠性高

BS-BU-2400系列結(jié)合當(dāng)前無線通信最新技術(shù)發(fā)展趨勢，以移動(dòng)多媒體傳輸系統(tǒng)為核心，在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中貫徹一系列實(shí)用性原則，包括：

采用多種不同的發(fā)射功率配置和天線配置。采用各種誤碼糾錯(cuò)技術(shù)和分集技術(shù)。

調(diào)制器小型化，并且調(diào)制參數(shù)可由用戶設(shè)定，包括：

信道帶寬：4MHz/2.5MHz/1.25MHz；調(diào)制方式：QPSK/16QAM/64QAM。

編碼器模塊化設(shè)計(jì)，并支持MPEG2/MPEG4/H.264可選。由于MPEG4采用了基于對象的壓縮編碼方法，它把圖像和視頻分割成不同的對象，分別處理。使得與MPEG2相比，MPEG4的解碼更有效率，在用戶終端展示的畫質(zhì)更清晰，動(dòng)感更優(yōu)化。

移動(dòng)單兵通信系統(tǒng)結(jié)合了國際先進(jìn)的視頻壓縮和傳輸技術(shù)，在直徑1km的變電站測試。變電站環(huán)境非常復(fù)雜，場地中水泥桿、變壓器機(jī)組密布，遮擋嚴(yán)重。

6 烏海黃河變電站測試案例

6.1 測試單兵移動(dòng)過程中業(yè)務(wù)的傳輸情況

單兵從中心基站下出發(fā)，繞場地勻速行走。行走過程中拍攝周圍畫面并與中心對話。

測試結(jié)果：音頻、視頻都能夠?qū)崟r(shí)流暢的傳輸回變電站的指揮中心及市電力局。

結(jié)論：移動(dòng)單兵通信系統(tǒng)能夠在一定的移動(dòng)速度下穩(wěn)定傳輸業(yè)務(wù)。

6.2 測試單兵距離中心基站最遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸情況

單兵移動(dòng)到離中心基站最遠(yuǎn)的墻角邊，距離約500米。拍攝周圍畫面并與中心對話。場地中密布的水泥桿對單兵的遮擋嚴(yán)重，中心與單兵完全不可視。

測試結(jié)果：音頻、視頻都能夠?qū)崟r(shí)流暢的傳輸回變電站的指揮中心及市電力局。

結(jié)論：移動(dòng)單兵通信系統(tǒng)覆蓋范圍廣，能夠在遮擋嚴(yán)重的環(huán)境中遠(yuǎn)距離傳輸業(yè)務(wù)。

6.3 測試單兵在遮擋最嚴(yán)重的地方業(yè)務(wù)的傳輸情況

單兵移動(dòng)到變壓器機(jī)組后面，相對中心基站完全遮擋，然后在中心的指揮下拍攝變壓器機(jī)組上各指示表數(shù)據(jù)。金屬遮擋物對無線信號(hào)的影響不大。

測試結(jié)果：音頻、視頻都能夠?qū)崟r(shí)流暢的傳輸回變電站的機(jī)房及烏海電業(yè)局變電管理處和調(diào)度中心。

結(jié)論：移動(dòng)單兵通信系統(tǒng)具有一定的繞射能力，能夠在完全遮擋的環(huán)境下穩(wěn)定傳輸業(yè)務(wù)。

作者簡介：溫治明（1958，11-），男，內(nèi)蒙烏海市（籍貫），現(xiàn)職稱：副高級工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

范文改（1969，8-）女，內(nèi)蒙烏海市（籍貫），現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

薛玉霞（1968，9-）女，內(nèi)蒙烏海市（籍貫），現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化。